荷兰特温特大学和法国国家农业、食品与环境研究院(INRAE)的科学家们在桌游和意面晚餐的启发下展开思考:如何在煮面锅中形成最完美的盐环?需要投入细盐粒还是粗盐粒?投放量和速度如何控制?锅中是否存在最佳水量?
在美国物理联合会出版社《流体物理学》期刊上,该团队揭示了这些特殊盐粒云沉积物的形成机制。其实验设计简明、可复现且成本低廉。
"晚餐结束时,我们已在幼子的白板上拟定了实验方案和系列测试计划。"马蒂厄·苏齐表示,"这段经历令人振奋,因为我们很快意识到日常生活现象背后蕴含着丰富的物理机制!"
那么锅内究竟发生了什么?当单颗粒落入水箱时,因重力沉降至底部产生的微弱尾流会扰动周围水流。
"当大量颗粒同时投放时,邻近颗粒会受到周边所有颗粒引发的流场扰动,"苏齐解释道,"这导致沉降粒子持续水平偏移,最终形成不断扩大的环形粒子分布。"
当粒子快速抵达底部时,会形成环形沉积区;而粒子云尾流中夹带的水体进一步推动粒子径向扩散,从而形成干净的中心耗尽区。
若从更高处投放粒子,其沉降时间延长使粒子云径向扩散——直至粒子间距足够大,彼此沉降引发的流场扰动可忽略不计,粒子群不再保持"云"态。此时粒子如降雨般均匀沉降形成环形沉积。
"这些核心物理要素看似简单,实则涵盖沉降动力学、非蠕动流、多体远距离相互作用及尾流夹带等广泛概念,"苏齐强调,"更精妙的是大颗粒较小颗粒产生更显著的径向偏移——这意味着仅通过水箱投掷即可实现粒子按尺寸分级!"
如今苏齐每次烹饪时,几乎都能创造出完美的盐环。
Story Source:
Materialsprovided byAmerican Institute of Physics.Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Mathieu Souzy, Clément Vovard, Pallav Kant.Salt-ring in your pasta pan: Morphology of particle cloud deposit.Physics of Fluids, 2025; 37 (1) DOI:10.1063/5.0239386
2025-07-02
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